检索结果-内蒙古大学图书馆

石油学报（石油加工） 2023年第5期39卷 1070-1081页

作者：邓成志韩若愚连秀云冯娟张天亮李琛欧阳吉庭北京理工大学物理学院北京100081

大气压等离子体增强化学气相沉积(AP-PECVD)功能薄膜技术受到广泛的关注,但等离子体的作用机理仍有待进一步探讨。利用针-板电极大气压电晕Ar等离子体射流,在不同放电频率条件下,对单、双脉冲的放电参数及沉积TiO_(2)薄膜的性质进行比较... 详细信息

大气压等离子体增强化学气相沉积(AP-PECVD)功能薄膜技术受到广泛的关注,但等离子体的作用机理仍有待进一步探讨。利用针-板电极大气压电晕Ar等离子体射流,在不同放电频率条件下,对单、双脉冲的放电参数及沉积TiO_(2)薄膜的性质进行比较,阐明了脉冲放电特性对等离子体参数和TiO_(2)薄膜生长的影响,进而推断AP-PECVD中等离子体的作用机理。结果表明:单个电压周期内,放电电流呈稳定的单脉冲或双脉冲,电晕等离子体射流区域呈均匀弥散分布,沉积的氧化钛薄膜均匀致密;其他条件相同的情况下,双脉冲放电极间平均耗散功率、等离子体气体温度大于单脉冲放电,并且等离子体区域发光显著增强,发射光谱计算得到大气压等离子体射流电子激发温度约8000 K,双脉冲等离子体射流电子温度略高于单脉冲等离子体射流。对于薄膜生长,双脉冲放电薄膜沉积速率比单脉冲放电大,沉积的薄膜更加致密,亲水性更强。由于等离子体参数上的差异,在钛酸异丙酯解离过程和TiO_(2)薄膜形成时的表面扩散过程中,双脉冲等离子体射流比单脉冲射流贡献更大,有利于快速沉积更致密、亲水性更高的氧化钛薄膜。

关键词：大气压等离子体射流多脉冲放电 TiO_(2)薄膜沉积发射光谱法电晕放电

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大气压等离子体射流中负氧离子和臭氧特性研究

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高电压技术 2025年

作者：缪龙宇郝小龙石朝阳张传宗戴欣颖江南大学环境与生态学院

本文采用同轴电极等离子体射流装置，研究了多种气源在不同施加电压、气体流速和气体比例下的活性物种（负氧离子和臭氧）产生及其空间浓度分布规律。实验结果表明，负氧离子和臭氧浓度与施加电压（1.8 kV-6.0 kV）和气体流速（1.0-6.0 ... 详细信息

本文采用同轴电极等离子体射流装置，研究了多种气源在不同施加电压、气体流速和气体比例下的活性物种（负氧离子和臭氧）产生及其空间浓度分布规律。实验结果表明，负氧离子和臭氧浓度与施加电压（1.8 kV-6.0 kV）和气体流速（1.0-6.0 L/min）呈正相关性。在施加电压为5.4 kV时，活性物种的能量产率（单位能耗产生的活性物种物质的量）随气体流速增加呈单调递增趋势。在气流流速为6 L/min时，能量产率随电压升高呈现先增后减的趋势。此外，相较于单气源O2，在混合气源N2/O2为1:11条件下，负氧离子产生效果最佳，且在相同条件下，Ar/O2相较于N2/O2能产生更高浓度的臭氧。空间浓度分布研究表明，负氧离子和臭氧的浓度均与空间距离呈负相关性，负氧离子的浓度在轴向距离（射流方向）为20 cm和径向距离（垂直射流方向）为30 cm范围内保持较高水平(>7×104个/cm3)，但随着距离增加而减少；臭氧的浓度在正轴向显著高于负轴向，且在正轴向为90 cm、负轴向为70 cm以外区域趋近为零。本文将对活性物种的产生与空间分布规律提供基础的实验数据，并对等离子体射流的活性物种的环境应用与人体健康具有一定的参考价值。

关键词：大气压等离子体射流负氧离子臭氧混合气源空间分布

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大气压等离子体射流功能改性硅树脂的工艺研究

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电镀与涂饰 2024年第1期43卷 80-86页

作者：任根来王鹰王东高丽红马壮田新春北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063000 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

[目的]采用大气压等离子体射流(APPJ)技术在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面产生结构色的方法和机制鲜有报道。[方法]通过对处在拉伸状态的PDMS进行1 min的氩气等离子体处理,然后释放拉应力,获得了具有环形渐变结构色的PDMS。[结果]扫描电镜(S... 详细信息

[目的]采用大气压等离子体射流(APPJ)技术在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面产生结构色的方法和机制鲜有报道。[方法]通过对处在拉伸状态的PDMS进行1 min的氩气等离子体处理,然后释放拉应力,获得了具有环形渐变结构色的PDMS。[结果]扫描电镜(SEM)照片揭示,APPJ处理后的PDMS表面生成了周期排列的纳米褶皱结构,且褶皱周期是逐渐变化的。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,经APPJ处理的PDMS表面发生了进一步交联和氧化,生成了弹性模量比PDMS更高的氧化硅物质层。可见光吸收和反射光谱分析表明,具有结构色的PDMS对可见光表现出了更低的反射率,而其垂直方向的可见光透过率则无显著改变。[结论]通过APPJ技术能够简单、快速地对有机硅化合物表面进行改性而获得精细结构色,该工艺方法有望满足显示、传感、防伪、功能材料等领域的实际需求。

关键词：大气压等离子体射流硅树脂结构色光栅减反射膜

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大气压等离子体射流降解水中有机染料的实验研究

大气压等离子体射流降解水中有机染料的实验研究

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作者：石朝阳江南大学

学位级别：硕士

印染行业在工业废水排放中所占比例显著,并且其废水具有较深的色度且含有大量有机物等成分,若处理不当或直接排放,将对自然环境造成巨大污染,进而危及人体健康。大气压等离子体射流技术（Atmospheric Pressure Plasma Jet,APPJ）作为一... 详细信息

印染行业在工业废水排放中所占比例显著,并且其废水具有较深的色度且含有大量有机物等成分,若处理不当或直接排放,将对自然环境造成巨大污染,进而危及人体健康。大气压等离子体射流技术（Atmospheric Pressure Plasma Jet,APPJ）作为一种新型高级氧化技术,会在液相体系中发生一系列的反应从而产生大量活性物种（reactive nitrogen species,RNS和reactive oxygen species ROS）,这些活性物种可以和印染废水中的有机物进行反应,实现对染料分子的开环、断键,达到印染废水的降解脱色。为有效解决印染废水对于环境的破坏问题提供了一种新思路、新技术。为有效解决印染废水对环境的破坏,本文设计制作了一套APPJ降解脱色体系,首先对不同工作参数下APPJ的放电特性进行了测试,进而在此基础上考察了APPJ的工作参数以及液相环境对甲基紫废水降解脱色效果的影响,最后对甲基紫废水降解的机理进行了初步分析,并对等离子体活化水（Plasma-Activated Water,PAW）中主要活性物种的表观产生及其理化性质的变化规律进行了探讨,主要研究结果如下: （1）APPJ的放电特性与外施电压、气体流速、气体比例等实验参数密切相关:单气源射流时,电压或流速的增加使射流长度先增加后趋于稳定或下降;施加电压升高会使射流实际温度上升,流速的增加则会使射流实际温度变小;O2源射流的启动电压高于N2源和Ar源。两种气源混合时,O2比例的增加会抑制射流长度,增加启动电压;而N2的加入不会对等离子体射流的长度和实际温度产生明显影响。随着流速的增加,Ar/O2和N2/O2源的射流长度先增加后趋于稳定,Ar/N2源的则会逐渐增加。三种气体混合时,射流长度随着外施电压或气体流速的增加先增加后趋于稳定;而射流实际温度会随着施加电压的增加先升高持续增加,随着气体流速的增加而降低;启动电压则会随着Ar比例的减小（或O2比例的增加）而逐渐增加。（2）接着以甲基紫溶液为模拟废水,研究对比了不同工作参数以及不同气源的APPJ对甲基紫废水的降解脱色性能,结果表明:单气源下,O2-APPJ的对甲基紫废水的降解脱色效果最好;混合气源时,Ar/O2源APPJ的降解脱色效果要好于N2/O2源。在外施电压为6.82 k V、气体流速为3.6 L/min、N2/O2比例为5:1的条件下,N2/O2源APPJ对甲基紫的降解脱色效果最佳,对甲基紫废水的降解脱色率可以达到81.53%;Ar/O2源的最佳工作条件为外施电压为6.82 k V、气体流速为6.0 L/min、气体比例为5:1,经过处理60 min后可达到99.26%的降解脱色率。（3）利用优化后的最佳工作参数,通过改变液相环境（p H和电导率）来研究APPJ对甲基紫废水降解脱色性能的影响:液相环境为酸性时对甲基紫废水的降解脱色有促进作用,而溶液电导率的改变对甲基紫废水的降解脱色性能并无明显影响。（4）对PAW中活性物种的表观产生及其理化性质进行了研究:单气源下,O2-APPJ制备的PAW中O3和H2O2的表观含量最多,并且PAW的电导率和ORP均表现出上升趋势。从PAW的p H来看,N2-APPJ制备的PAW与O2源和Ar源射流出现相反的现象,呈现上升的趋势,这主要是由于溶液中NH4+的生成。混合气源时,Ar/O2气源APPJ产生的O3和H2O2多于N2/O2气源,其PAW均呈现低p H和高电导率和ORP的现象。（5）通过紫外可见吸收光谱分析发现,随着APPJ处理时间的增加,甲基紫分子的4个特征吸收峰均被大幅降低直至消失,且未出现新的吸收峰,表明甲基紫分子最终被APPJ产生的活性物种氧化分解。

关键词：大气压等离子体射流放电特性单气源甲基紫混合气源理化性质活性物质降解机理

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屏蔽气体流速对同轴双管式氦气大气压等离子体射流粒子分布的影响

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物理学报 2022年第16期71卷 256-268页

作者：陈忠琪钟安戴栋宁文军华南理工大学电力学院广州510641 四川大学电气工程学院成都610065

在大气压等离子体射流应用中,环境气体对射流流出物的影响不可忽视,尤其是在某些对环境粒子高度敏感的特定场景中.同轴双管式射流装置可用于抑制射流流出物与环境气体之间的相互扩散,从而控制射流流出物的化学性质.本文对同轴双管式氦... 详细信息

在大气压等离子体射流应用中,环境气体对射流流出物的影响不可忽视,尤其是在某些对环境粒子高度敏感的特定场景中.同轴双管式射流装置可用于抑制射流流出物与环境气体之间的相互扩散,从而控制射流流出物的化学性质.本文对同轴双管式氦气大气压等离子体射流在不同屏蔽气体流速下的放电特性和化学性质进行了数值仿真研究,并通过实验光学图像对仿真模型加以验证.结果表明,相比于没有屏蔽气体的情况,在高流速条件下放电得到增强,而在低流速下放电较弱;随着流速的增加,空间中的粒子数均随之增加,这可以归因于由屏蔽气体流速增加而产生的更宽的主放电通道.此外,不同浓度轮廓线上的离子径向通量受到流速的影响也存在很大差异.本研究进一步揭示了不同的放电位置对氮氧粒子产生的影响,加深了关于屏蔽气体流速影响等离子体射流放电行为的认识,并可能为等离子体射流的进一步应用开辟新的机会.

关键词：大气压等离子体射流同轴双管式装置屏蔽气体粒子分布

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大气压等离子体射流引发液相OH与H_(2)O_(2)的研究

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安徽大学学报（自然科学版） 2022年第3期46卷 3-13页

作者：奚文灏兰彦沈洁韩伟程诚安徽大学物质科学与信息技术研究院安徽合肥230601 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所安徽合肥230031 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031

大气压等离子体在生物医学领域有着巨大应用前景,等离子体引发的液相OH和H_(2)O_(2)具有重要的医学效应.明确等离子体工作参数与液相OH和H_(2)O_(2)生成之间的关系,进而实现液相OH和H_(2)O_(2)的调控,对于探明等离子体医学中关键作用机... 详细信息

大气压等离子体在生物医学领域有着巨大应用前景,等离子体引发的液相OH和H_(2)O_(2)具有重要的医学效应.明确等离子体工作参数与液相OH和H_(2)O_(2)生成之间的关系,进而实现液相OH和H_(2)O_(2)的调控,对于探明等离子体医学中关键作用机制具有重要的意义.笔者利用微秒脉冲直流高压等离子体射流作用去离子水,通过发射光谱研究不同工作参数(工作电压、脉冲宽度、脉冲频率以及工作气体组分)下等离子体射流关键气相激发态粒子的变化规律;采用荧光探针结合酶标仪测量了不同工作参数(工作电压、脉冲宽度、脉冲频率以及工作气体组分)下等离子体射流引发的液相OH和H_(2)O_(2)的绝对含量,并分析了它们之间的差异.结果表明:等离子体引发的液相OH可能主要是由高能粒子与水面的水分子反应生成的,气相OH溶解到水中的部分不是液相OH的主要来源;而液相H_(2)O_(2)则主要是由气相OH复合生成气相H_(2)O_(2)再溶解到水中形成的.

关键词：大气压等离子体射流羟基自由基(OH) 过氧化氢(H_(2)O_(2)) 等离子体工作参数发射光谱

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大气压等离子体射流沉积SiO2绝缘薄膜工艺研究

大气压等离子体射流沉积SiO2绝缘薄膜工艺研究

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作者：刘智宇大连交通大学

学位级别：硕士

二氧化硅（SiO2）薄膜以其低折射率、小消光系数、高硬度、良好的绝缘性和高介电性等特点,在半导体和光学元件等方面有着广阔的应用前景。在半导体设备中使用的SiO2薄膜,其绝缘性更为重要。作为一种绝缘薄膜材料,因其独特的微观结构和... 详细信息

二氧化硅（SiO2）薄膜以其低折射率、小消光系数、高硬度、良好的绝缘性和高介电性等特点,在半导体和光学元件等方面有着广阔的应用前景。在半导体设备中使用的SiO2薄膜,其绝缘性更为重要。作为一种绝缘薄膜材料,因其独特的微观结构和优越的性能在半导体器件应用中起到了非常关键的作用。传统制备SiO2薄膜的方法有溶胶-凝胶法,热氧化法,磁控溅射法和化学气相沉积法。然而,现有的制备工艺存在着对环境的污染和破坏,以及制备过程中的高温、易损坏的缺陷,以及繁琐的工艺过程等问题。与上述方法相比,大气压等离子体射流（APPJ）沉积薄膜的技术无需真空条件,操作简便,便于进行连续的生产加工以及可用于具有复杂表面形状的基片处理。本文采用APPJ技术,使用六甲基二硅氧烷（HMDSO）作为先驱体,氩气（Ar）与氧气（O2）为载气,成功的沉积了SiO2薄膜。此外,本文分别使用不同的氩载气流量和氧载气流量、溅射时间及角度来沉积SiO2薄膜,并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、光学发射光谱分析仪等进行检测和表征,以探索不同参数条件下制备SiO2薄膜,对表面形貌、薄膜成分、晶体结构、沉积速率及绝缘性能的影响,根据数据得到角度与补偿时间的关系式,方便工业应用改善其制备工艺。本文先探究沉积SiO2薄膜最适宜的工作条件,即氩、氧载气流量分别对薄膜的厚度和绝缘电阻的影响综合考虑,选取出最佳的实验工作条件,对比分析后选取80 sccm氧载气流量为后续实验中的载气流量,在此基础上探究不同角度沉积薄膜对薄膜的影响。经过测试后发现,薄膜的沉积速率随角度的增大而逐渐减小,样品表面的绝缘电阻基本不受影响,其中沉积速率的差异是由气体压强与重力两种因素共同导致的。

关键词： SiO2绝缘薄膜大气压等离子体射流不同角度

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大气压等离子体射流活性粒子激光诊断与调控策略研究

大气压等离子体射流活性粒子激光诊断与调控策略研究

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作者：吴帆华中科技大学

学位级别：博士

大气压等离子体射流（Atmospheric pressure plasma jet,APPJ）能在开放空间中产生低温等离子体,在生物医学等领域具有极大的优势。APPJ的主要功效成分为放电产生的各种活性粒子（包括带电粒子和活性氮氧化物）,且已发表较多关于活性粒... 详细信息

大气压等离子体射流（Atmospheric pressure plasma jet,APPJ）能在开放空间中产生低温等离子体,在生物医学等领域具有极大的优势。APPJ的主要功效成分为放电产生的各种活性粒子（包括带电粒子和活性氮氧化物）,且已发表较多关于活性粒子分布及影响因素的研究。但APPJ在应用中需与被处理物接触,而处理表面的材质、湿度等特性都会对等离子体产生反馈影响。此外传统的APPJ调控方式仅仅是基于某单一调节参数,而对于不同的工作条件,这种固定的调节策略具有很大的局限性。针对这些问题,本文针对APPJ处理不同基底表面的应用,利用激光诊断技术对APPJ放电中产生的4种关键活性粒子进行了系统全面的检测,研究了处理表面的材质和湿度对APPJ的反馈影响,探究了不同参数之间的协同作用效果,并基于机器学习理论提出了对活性粒子进行直接调控的策略。主要内容概括如下: 1)提出了一种新的大气压汤姆逊散射诊断系统,实现了对APPJ电子密度和电子温度的时空分布测量。结果表明电子密度的时间演变与射流电流和自发辐射强度的时间演变具有高度一致性。电子密度呈现环形分布,其环形结构半径会随着气体流量的提高而增大。当混合的N2或O2含量超过0.4%时,电子密度会急剧下降。脉冲宽度对电子密度的影响不大,频率的提高会使电子密度先减小后增大,电压的提高则会使电子密度线性增大,并使其达到峰值的时间提前。 2)基于快速成像技术和激光诱导荧光法,对处理不同材质和湿度表面时APPJ的动力学过程及其产生的OH自由基进行时空分辨诊断。结果表明表面材质的导电性越高,APPJ的放电也越强,进而产生更多的OH。发现APPJ处理皮肤时呈现出介于玻璃板和蒸馏水之间的放电特性,皮肤湿度的增大会提高紧靠表面区域的OH产量。此外发现在处理不同表面时,获得最大OH密度预混的H2O含量几乎一致。 3)基于双光子吸收激光诱导荧光法,梳理了多维参数对APPJ中O原子的调节作用以及相应的作用机制。结果表明处理导电性更高的材料时,APPJ能产生更多的O原子,而皮肤表面的水分则会抑制O原子的产生。发现当表面距离增大时,产生O原子的最佳流量值也会增加。气体流量增加时,最佳O2含量也会随之略微增大。通过相关性分析发现O2含量和电压幅值对O原子密度的影响作用最大。 4)基于激光诱导荧光法,发现了多维参数对APPJ中NO分子的协同调节作用。结果表明提高表面距离在降低NO峰值密度的同时,还会增大峰值密度对应的流量值,以及减小峰值对应的O2含量值和H2O含量值,并且会使电压幅值的调节作用从饱和增长向指数增长转变;提高流量会使混合O2和H2O的促进作用更加显著。通过相关性分析发现表面距离和气体流量对NO分子密度的影响作用最大。 5)基于机器学习理论和大量的活性粒子诊断数据,利用多层神经网络实现了拟合效果优良的粒子密度预测模型,能够根据输入调节参数对活性粒子密度进行预测。基于强化学习算法实现了粒子密度控制器,能够针对设定的密度值输出合适的动作参数。当表面距离产生扰动时,控制器能够做出及时的响应。

关键词：大气压等离子体射流活性粒子汤姆逊散射激光诱导荧光机器学习

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环-板电极装置下大气压等离子体射流行为及关键活性粒子产生与输运的模拟研究

环-板电极装置下大气压等离子体射流行为及关键活性粒子产生与输...

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作者：蒋园园大连理工大学

学位级别：博士

大气压等离子体射流以其独特的应用优势在材料加工、生物医学等领域引起了人们的广泛关注。近年来，针对等离子体系统的参数设计、放电特性及其应用研究已成为大气压低温等离子体领域的研究热点。在实际应用中，射流的长度、所产生的活... 详细信息

大气压等离子体射流以其独特的应用优势在材料加工、生物医学等领域引起了人们的广泛关注。近年来，针对等离子体系统的参数设计、放电特性及其应用研究已成为大气压低温等离子体领域的研究热点。在实际应用中，射流的长度、所产生的活性粒子种类和密度直接决定射流应用效果，而它们受诸多因素影响，包括射流装置结构、驱动电源、工作气体、传播环境等，如何根据具体应用需求，通过优化这些参数有效调控射流行为及活性粒子产生对射流的应用至关重要。目前，虽然国内外学者已经对此进行了广泛的研究，但由于射流系统的多参数性及其应用需求的多样性，深入探索不同条件下产生的等离子体射流行为，尤其是活性粒子的产生和输运，仍然是射流研究的重中之重。本论文基于环-板电极装置，对完整脉冲内等离子体射流的传播特性、不同条件下关键活性粒子的产生和输运及射流在波形基板附近的行为进行了深入的模拟研究，具体内容如下：　　脉冲驱动的大气压等离子体射流产生的活性粒子浓度高、传播速度快，因而被广泛使用。为了深入了解脉冲等离子体射流的传播特性，本论文第三章分别对正、负极性脉冲驱动的大气压氦/空气等离子体射流在一个完整脉冲中的行为进行了详细的模拟研究，对比研究了两种情况下射流在脉冲电压上升沿放电、下降沿放电（二次放电）和脉冲电压结束后（余辉阶段）三个阶段的性质。结果显示：对于正脉冲电压驱动的射流，在第一阶段，射流以等离子体子弹形式传播;在下降沿阶段，二次射流的形成不仅导致整个射流呈现出混合传播模式（子弹与发光通道共存），而且抑制了初始子弹的传播;在余辉阶段，初始子弹消失，射流转化为连续传播模式。对于负脉冲电压驱动的射流，在第一阶段，射流以连续模式传播并呈现出一个弥散的结构，二次射流的激发对初始射流的传播影响较小。对于两种极性的射流，下降沿二次射流的形成导致活性粒子平均密度增加。　　单重态氧（O2(a1?g)）是一种特殊激发态分子，由于其激发能低、寿命长，在放电中很容易形成高密度O2(a1?g)。大量研究显示，O2(a1?g)在等离子体医学及等离子体助燃等方面具有重要作用。本论文第四章对空气中传播的氦/氧等离子体射流中O2(a1Δg)的产生与输运进行了模拟研究，分析讨论了不同He/O2比例和气体流速对O2(a1?g)行为的影响。结果显示，在射流传播的不同阶段，O2(a1?g)密度分布不同。射流到达基板前，介质管中O2(a1?g)密度明显高于间隙中的密度，而当射流沿基板传播后，则反之。在基板附近O2(a1?g)密度最低。改变O2含量，O2(a1?g)空间分布随之改变，O2含量增加，O2(a1?g)通道半径减小。在模拟条件下存在一个最优He/O2比例，即在工作气体中O2含量为0.7%时，O2(a1?g)平均密度和输运到表面上的通量达到峰值。增加工作气体流速，O2(a1?g)通道半径增加，其空间分布由实心结构变为环形结构，并且平均密度和通量减小。　　在等离子体医学应用中，活性氧物质（ROS），尤其是O原子和OH自由基，也起着重要作用。本论文第五章对传播到潮湿空气中的氦/潮湿空气等离子体射流中O原子和OH自由基在整个脉冲电压内的产生和输运进行了模拟研究，重点研究了气体流速和基板材料对O原子和OH自由基行为的影响，特别是对到达基板表面O原子和OH自由基的通量影响。研究结果表明：降低工作气体流速可以增加O原子和OH自由基密度并缩短它们输运到基板表面的时间。然而，在不同传播阶段，气流速度对两种活性物质密度分布影响不同。在射流到达基板前，低气流速度下O原子密度在整个射流通道中都相对较高，随着气体流速增加，O原子密度峰值向射流头移动，而OH自由基主要分布在介质管管口附近，且不受气体流速影响。射流沿基板传播后，脉冲下降沿的二次放电使得O原子峰值密度从基板附近转移到介质管口附近，并且O原子和OH自由基密度和输运到基板表面的通量再次增加。增加基板相对介电常数，O原子和OH自由基密度及沿轴向输运距离都随之增加，而在基板附近的径向扩展距离减小。基板介电常数越大，活性物质到达表面越早，并且通量越大。　　在实际应用中，待处理的材料表面通常比较复杂，研究射流与不规则材料的相互作用对推动射流的应用具有重要意义。本论文第六章模拟研究了氦/空气等离子体射流与波形基板（基板由微小半圆组成）间的相互作用，系统研究了波形基板相对介电常数及其曲率半径对射流行为的影响。结果显示：介电常数较小时，射流在波形基板附近形成分离的放电通道并渗透进入波形基板腔室中，而且沿基板传播距离比较远。随着介电常数增加，射流渗透距离减小，当介电常数超过一定值后，射流只能在波形基板上方沿表面传播，不会出现明显的分离通道，且径向传播距离减小。这说明高介电常数下射流在波形基板中的传播变得困难。对于一定的介电常数，射流渗透深度取决于波形基板的曲率半径，存在一个最小渗透直径，当基板半

关键词：大气压等离子体射流活性粒子流体模型活性物质脉冲放电

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基于大气压等离子体射流的飞机蒙皮材料表面漆层清洗技术研究

基于大气压等离子体射流的飞机蒙皮材料表面漆层清洗技术研究

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作者：陈忠文成都大学

学位级别：硕士

飞机在极端环境下经过长期服役,铝合金蒙皮表面油漆层会发生老化、脱落、开裂等现象,因此需要对旧漆层进行除漆清理,喷涂新漆层,以保证飞机运行安全。大气压等离子体射流清洗作为一种新型的清洗技术,相较于传统的清洗技术具有环保无污... 详细信息

飞机在极端环境下经过长期服役,铝合金蒙皮表面油漆层会发生老化、脱落、开裂等现象,因此需要对旧漆层进行除漆清理,喷涂新漆层,以保证飞机运行安全。大气压等离子体射流清洗作为一种新型的清洗技术,相较于传统的清洗技术具有环保无污染、不损伤基体材料、设备简单及可控性强等优点,是近年来国内外在等离子体清洗领域研究的热点之一。本文利用大气压等离子体射流,开展了气流量、清洗间距、时间和温度等参量对除漆特性的影响研究,并基于上述结果提出了优化的等离子体清洗工艺。首先利用高速相机、发射光谱仪等手段研究了脉冲源大气压等离子体射流的放电过程,得到了其射流形态、光谱特征等相关特性参数。实验结果表明,等离子体射流主要由主放电区和余辉区组成。常压空气等离子体射流中除了气体分子外包含有电子、（氮和氧）离子和原子等油漆去除的活性成分,其中电子温度在1e V以内,电子密度在1015cm-3数量级。随后利用此空气等离子体射流清洗铝合金表面的油漆层,主要考察了清洗间距、清洗时间和气流量等因素对等离子体除漆效果的影响。通过对比清洗前后样品漆层表面化学组成以及粗糙度、微观形貌以及漆层截面等物理特性等,探究不同清洗参数对除漆效果的影响规律,进而分析了等离子体除漆过程及相关机理。结果表明:（1）油漆主要由无机金属氧化物以及有机粘结剂组成,等离子体可以与油漆中的有机粘结剂发生反应,通过降低油漆粘结性,达到去除的目的;（2）残留于表面的无机颗粒物无法被等离子体去除,并且在去除有机物后会堆积并阻碍等离子体的进一步清洗;（3）在设备参数范围内,较佳的清洗间距为10mm左右,气流量为2.2m3/h,单次清洗时间在60s内除漆效率最高。此外,等离子体在样品表面产生的温度作用也能够促进油漆的去除。最后利用离子体射流直接作用于铝合金基体材料,探究等离子体对基体材料的影响。结果表明,在清洗间距为5mm和8mm的间距下,等离子体放电电弧会对铝合金基体表面的氧化铝膜造成严重损伤。因此,在不破坏基底的基础上,本论文提出了一种间歇性等离子体清洗与物理擦拭相结合的方式,可以在无损基底的情况下有效去除油漆层。该探索研究可为实际飞机蒙皮材料表面漆层的等离子体清洗技术应用提供实验参考。

关键词：大气压等离子体射流射流特性油漆清洗除漆机理铝合金基体

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